Question

圖甲是小明研究小燈泡電阻的實驗電路圖，圖乙是小華同學據實驗數據繪出的U-I圖．小燈泡標有“2V”字樣，滑動變阻器R標有“20Ω 1A”字樣．

（1）閉合開關前，小明應將滑動變阻器的滑片移到

b

端．該實驗中，滑動變阻器的作用是保護電路和

改變燈泡兩端的電壓

；
（2）小明閉合開關后發現燈不亮，電流表有示數，電壓表無示數，故障原因可能是

小燈泡短路

；
（3）小燈泡正常發光時，燈絲的電阻為

4Ω

；
（4）同桌小華想用小明的實驗器材測未知電阻R_x的阻值，但他發現電壓表已經損壞而無法使用，經過思考后，他從物理老師那里借采了一只定值電阻R_o、兩只開關和若干導線．
①請你利用小華手邊現有的器材，在右圖方框內（圖丙）為小華計一個測量未知電阻阻值的實驗電路圖．
②寫出R_x的表達式：R_x=

I0R0

Ix

．

Answer 1

分析：（1）閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；滑動變阻器在電路中一方面可以保護電路，另一方面可以改變燈泡兩端的電壓．
（2）電路故障分兩類：短路和斷路．電路短路時，短路部分無電壓，電流大；電路斷路時，斷路部分無電流，電壓大；
（3）由圖乙所示U-I圖象找出燈泡額定電壓對應的電流，然后由歐姆定律求出燈泡的電阻；
（4）電壓表損壞，只有電流表，利用已知定值電阻與未知電阻并聯，兩個開關單獨控制一個支路，電流表在干路上，當一個支路獨立工作時，測該支路電流，利用電壓相等列等式求解．

解答：解：（1）由圖甲可知，閉合開關前，滑動變阻器的滑片移到b端時滑動變阻器接入電路的阻值最大，因此應將滑動變阻器的滑片移到b端，該實驗中，滑動變阻器的作用是保護電路和改變燈泡兩端的電壓．
（2）電壓表無示數，說明電路斷路或燈泡短路，電流表有示數，說明電路是通路，燈泡不發光，則該故障的原因可能是小燈泡發生了短路；
（3）由圖乙所示U-I圖象可知，燈泡額定電壓U=2V對應的電流I=0.5A，
根據歐姆定律可得，燈絲電阻R=

U

I

=

2V

0.5A

=4Ω；
（4）把已知定值電阻R₀與未知電阻R_x并聯，每個支路各有一個開關單獨控制，電流表在干路上，

單獨閉合一個支路，分別測R₀與R_x中的電流I₀和I_x．
根據并聯電路電壓相等可得：
I₀ R₀=I_xR_x，
所以，R_x=

I0R0

Ix

．
故答案為：
（1）b；改變燈泡兩端的電壓；
（2）小燈泡短路；
（3）4Ω；
（4）①如上圖所示；②

I0R0

Ix

．

點評：沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成并聯電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成串聯電路，找電流相等列等式求出被測電阻．